Défis et progrès récents sur les matériaux d'anode à base de silicium pour les batteries lithium-ion de nouvelle génération

Les matériaux d'électrode sont le contenu le plus critique pour les batteries lithium-ion (LIB) avec une haute densité énergétique pour les véhicules électriques et les appareils électroniques portables. Compte tenu de l'abondance élevée, de la convivialité environnementale, du faible coût, de la haute capacité et du faible potentiel de fonctionnement de l'anode à base de silicium, elle a été intensivement étudiée comme l'un des matériaux d'anode les plus prometteurs pour les LIB à haute énergie. Cependant, l'application généralisée de l'anode en silicium est entravée par la mauvaise conductivité électrique, la grande variation de volume et l'instabilité des films d'interfaces solide–électrolyte. Au cours de la dernière décennie, d'importants efforts ont été déployés pour surmonter ces principaux défis en vue des applications industrielles. Ici, l'accent est mis sur la combinaison avec des structures avancées comme les nanostructures et les composites avec d'autres matériaux, l'exploration de divers nouveaux liants polymères, l'amélioration de l'électrolyte, différentes stratégies de pré-lithiation et la conception Si/graphite pour répondre aux exigences de commercialisation, en particulier résumant les progrès en matière de capacité areale, d'efficacité coulombique initiale et de coût. Enfin, les lignes directrices et les tendances pour les électrodes en silicium pratiques sont présentées sur la base des rapports récents.